Moulage par injection de métal ou moulage sous pression : lequel est le meilleur ?

Choisir entre le moulage par injection de métal et le moulage sous pression est une décision cruciale. Moulage par injection de métal il s'agit d'un processus plus complexe, qui passe par plusieurs étapes pour créer des pièces, et qui convient donc à la production de nombreuses pièces petites et complexes.

En revanche, le moulage sous pression nécessite moins d’étapes et est moins cher pour la production en faible et en grande série que le procédé MIM.

Les deux méthodes, MIM et moulage sous pression, impliquent une configuration initiale et une automatisation élevées. Il est donc essentiel d'avoir une connaissance correcte de ses processus et de son rendement final avant de sélectionner la plus appropriée.

Contexte du MIM

Le procédé de moulage par injection de métal (MIM) a été découvert dans les années 1970 par Raymond Welch. La méthode permet de former des composants métalliques, comme avec le plastique moulage par injection Le procédé MIM se distingue par le fait que la poudre métallique est combinée à un liant thermoplastique qui est ensuite éliminé. En revanche, le moulage par injection de plastique incorpore des additifs tels que des fibres de verre ou de céramique tout au long du processus. Le métal/liant est ensuite introduit dans un cylindre de moulage par injection. Le cylindre prévu est doté d'une vis dont la tige s'agrandit continuellement. Au fur et à mesure que la vis tourne, la poudre remplit progressivement les espaces du compacteur.

La pression produite par la vis provoque principalement de la chaleur qui fait fondre le liant plastique contenant la poudre métallique. De plus, le cylindre est conçu pour être chauffé afin de produire de l'énergie supplémentaire. Une fois qu'une quantité suffisante de matière a fondu, la vis effectue un mouvement de va-et-vient et entraîne la matière fondue dans un moule à deux cavités qui est maintenu rempli pendant l'injection. 

Ensuite, lorsque le mélange est refroidi, la partie verte est écrémée. Pour obtenir les caractéristiques finales, le liant est éliminé, laissant des pores qui sont ensuite éliminés par frittage, ce qui donne un composant entièrement dense. Cette partie verte est exposée à des solvants ou des catalyseurs, puis chauffée pour brûler le liant et faire brunir la pièce. Enfin, la pièce est frittée pour réduire son volume de 15 à 30 % selon le matériau de la pièce.

Le procédé de moulage par injection de métal (MIM)

Pièces MIM 

Lorsque l'on compare le moulage par injection de métal et le moulage sous pression, le processus MIM est comparativement plus détaillé.

Tout d'abord, une poudre métallique de l'alliage de base est produite, puis mélangée à un liant thermoplastique pour obtenir un matériau d'alimentation. Il s'agit d'un liant auxiliaire de fabrication utilisé pendant le processus de moulage par injection, mais qui doit être détaché du produit final. Les propriétés de la pièce finale dépendent exclusivement de la nature de la poudre métallique de la pièce finale.

De plus, il a été observé que pendant la phase de mélange du procédé, le liant et la poudre métallique sont chauffés. La matière première peut être préparée en interne ou achetée sous forme de produit semi-fini pour le moulage.

Ensuite, la matière première est injectée dans un moule à l'aide d'une presse à injection. Une fois formée, la pièce est appelée pièce « verte ». Le procédé MIM a beaucoup en commun avec le procédé de moulage par injection de plastique, ce qui permet de créer des pièces avec le même réglage. Lors du moulage, la pièce refroidit puis est éjectée du moule. Ces pièces sont ensuite examinées pour détecter d'éventuels défauts. L'étape suivante est le déliantage. En général, il utilise un catalyseur, un solvant et des fours thermiques. Cela a pour avantage d'éliminer le liant thermoplastique tout en préservant la structure de la pièce. Parfois, des traces de liant peuvent être laissées et même celles-ci peuvent disparaître à travers la structure poreuse de la pièce.

Enfin, la pièce est chauffée à une température de frittage pour joindre les particules et former une forme nette solide. Au cours du processus de frittage, la taille de la pièce peut diminuer de 15 à 30 % en volume. De plus, les pièces MIM peuvent être traitées thermiquement ou en surface selon d'autres normes souhaitées en fonction de leur utilisation. En raison de la polyvalence des conceptions et de la capacité de production de formes nettes, le MIM est largement accepté dans de nombreuses industries.

Contexte du moulage sous pression

L'espace Moulage sous pression Le procédé consiste à fabriquer différentes formes de pièces métalliques en forçant le métal en fusion à entrer dans un moule. Il a été utilisé pour la première fois en 1838 et a été breveté plus tard en 1849. Les premiers métaux utilisés étaient le plomb et l'étain, qui ont ensuite été remplacés par l'aluminium et le zinc en 1914. À l'heure actuelle, le magnésium, le cuivre et le silicium sont utilisés. Le moulage sous pression est généralement limité aux métaux non ferreux, bien que les métaux ferreux puissent être utilisés avec parcimonie.

Le métal en fusion peut également être injecté sous haute pression ou par gravité. La pièce est ensuite éjectée après refroidissement, un processus qui peut prendre entre 30 secondes et une minute selon la taille et l'épaisseur de la pièce. Toutes les bandes des portes, des canaux et des lignes de séparation doivent être coupées et peuvent être réalisées à la main ou à l'aide de matrices de presse.

Processus de moulage sous pression

Procédé de moulage sous pression

L'espace services de moulage sous pression L'invention remonte à près de 200 ans. La plupart des techniques utilisées aujourd'hui suivent un concept similaire. Bien que certaines industries puissent incorporer des étapes supplémentaires pour répondre à des exigences de fabrication spécifiques, les étapes suivantes restent cohérentes :

• Serrage: Les matrices sont d'abord lavées. Elles sont ensuite fermées hermétiquement pour éviter qu'elles ne s'ouvrent pendant l'opération. Une lubrification est utilisée pour éviter le collage et pour contrôler la température à l'intérieur de la matrice.
• Injection: La pression est appliquée sur la matrice en injectant du métal en fusion à une pression allant de 20,000 31,000 psi à XNUMX XNUMX psi selon le type de moulage utilisé, moulage en chambre chaude ou froide. Le temps d'injection peut varier en fonction du type de matrice utilisé et de l'épaisseur de paroi souhaitée sur la pièce. Les matrices qui présentent plusieurs motifs sur la surface externe et contiennent des structures internes complexes prennent généralement plus de temps à remplir.
• Climatisation Le refroidissement commence dès que le métal en fusion remplit les matrices. Le métal commence à geler lorsqu'il remplit la cavité de la matrice. La géométrie et l'épaisseur de la pièce sont les facteurs clés qui déterminent le temps de refroidissement de la pièce.
• Éjection: Après un refroidissement suffisant, les deux moitiés de l'outil sont ouvertes et la pièce finie est expulsée. Le processus est alors préparé pour faire de même pour la pièce coulée suivante.
• Garniture: Tout le métal et les bavures restants doivent être coupés à la main. La coupe peut également être effectuée à l'aide d'une deuxième matrice.

Moulage par injection de métal et moulage sous pression : coûts de fonctionnement

Le coût opérationnel d’une machine de moulage sous pression est nettement inférieur à celui d’une machine de moulage par injection de métal (MIM).

Les frais d'exploitation du moulage sous pression s'élèvent généralement à quelques milliers de dollars, tandis que les coûts des machines MIM peuvent atteindre des dizaines de milliers de dollars. Le coût des procédés et des machines MIM est intrinsèquement plus élevé en raison de la formation complexe des pièces que d'autres procédés de moulage de métaux. De plus, les machines de moulage sous pression sont comparativement plus lourdes et sont moins susceptibles de rencontrer des problèmes qui nécessiteraient une réparation. Cela les rend plus efficaces dans de nombreux cas et fonctionnent plus longtemps que les machines MIM, ce qui améliore encore les avantages en termes de coûts.

Avantages et inconvénients du moulage par injection de métal

Le procédé MIM est optimal pour la production de composants petits et complexes aux géométries complexes à l'aide de techniques de moulage par injection conventionnelles. Néanmoins, le moulage sous pression a tendance à présenter des difficultés pour obtenir des éléments fins. Dans le procédé MIM, seule une température élevée est utilisée pendant le frittage et aucun métal fondu n'est impliqué. Les matériaux à température de fusion élevée peuvent être utilisés sans complications de traitement.

Les inconvénients du MIM incluent le fait que l'équipement est coûteux en raison de l'outillage compliqué. Les moules MIM sont généralement censés avoir une durée de vie plus courte que ceux utilisés dans le moulage sous pression car la poudre métallique est abrasive. De plus, le MIM nécessite plusieurs processus post-moulage, qui non seulement prennent du temps mais augmentent également le coût général de fabrication. Deuxièmement, les niveaux élevés de retrait pendant le processus de densification nécessitent une conception de moule améliorée pour répondre à des exigences dimensionnelles très spécifiques.

Avantages et inconvénients du moulage sous pression

En ce qui concerne les moules utilisés dans le moulage sous pression et le MIM, les moules du premier ont une durée de vie plus longue que ceux du second. Le moule de moulage sous pression peut fabriquer jusqu'à un million de pièces tandis que le moule MIM ne peut fabriquer que quelques pièces sur quelques centaines de milliers de pièces. Par rapport aux produits MIM, les produits moulés sous pression ne sont pas susceptibles de rétrécir. Cela facilite la fabrication du moule à la taille requise.

Le moulage sous pression est généralement limité aux métaux non ferreux. Cependant, des métaux ferreux tels que l'acier sont utilisés dans la coulée, mais le point de fusion élevé de ces matériaux réduira considérablement le nombre de fois qu'un moule peut être utilisé. De plus, la fabrication de noyaux à haute pression entraîne le piégeage des gaz, créant une porosité et réduisant les propriétés mécaniques de la pièce. Les pièces MIM ont généralement une porosité beaucoup plus faible, ce qui est avantageux pour ses propriétés mécaniques.

Tableau comparatif : moulage par injection de métal et moulage sous pression

Tableau : Caractéristiques du moulage par injection de métal et du moulage sous pression

Plus de comparaison entre MIM et moulage sous pression

• Rentabilité: Les deux nécessitent des volumes respectifs élevés pour un coût de moulage optimal. Le moulage sous pression est généralement 30 % moins cher en raison du nombre réduit de processus nécessaires après la production.
• Vitesse de production: La phase de moulage MIM est plus rapide que la coulée sous pression. Cependant, un post-traitement supplémentaire prolonge le temps de fabrication total du MIM.
• Volume de production: Le MIM et le moulage sous pression sont tous deux adaptés à la production en grande série. Le MIM est particulièrement utile pour la création de pièces complexes et de petite taille, tandis que le moulage sous pression est adapté à la fabrication de pièces compliquées et de grande taille.
• Utilisation du matériau : Le moulage sous pression s'applique uniquement aux matériaux non ferreux tels que moulage sous pression en aluminium, zinc et moulage de magnésium. Alors que le MIM traite des métaux ferreux et non ferreux, ainsi que d'autres matériaux spéciaux comme les alliages de titane et de nickel, l'acier inoxydable est le matériau le plus couramment utilisé dans le processus MIM.

Réflexions finales

Le choix entre le moulage par injection de métal et le moulage sous pression dépend principalement des besoins du projet et de l'application prévue. Plusieurs considérations importantes doivent être prises en compte, par exemple la complexité de la pièce, la taille de la pièce à fabriquer, le type de matériau utilisé, la quantité produite par cycle ou par exécution et le coût global de la pièce. Cependant, chaque méthode peut être complexe à comprendre. Ne vous inquiétez pas ! Prolean est professionnel et engagé dans la qualité de ses produits, qui utilise des équipements professionnels et sophistiqués pour fournir des produits de première qualité. service de moulage par injection selon les besoins du client.